Tourneur nació en París (Francia), hijo del director Maurice Tourneur. Siendo un joven, se mudo a vivir a Nueva York y más tarde a Hollywood junto con su padre. Se nacionalizó estadounidense en 1919. Es conocido por haber producido tres películas de terror junto con el productor Val Lewton en RKO Pictures durante los años 1940: La mujer pantera, I Walked with a Zombie y The Leopard Man. Su película de 1952 Night of the Demon es considerada una de las mejor películas de terror supernatural. Tourneur también dirigió uno de los filmes clásicos del cine negro, Out of the Past (1947). Igualmente, dirigió la parodia de terror The Comedy of Terrors en 1964. Al año siguiente, dirigió su último filme War-Gods of the Deep.

En 1964, Tourneur dirigió un episodio de Dimensión desconocida, "Night Call". Otros de sus trabajos televisivos incluyes episodios de Adventures in Paradise ("A Bride for the Captain", 1962), Bonanza ("Denver McKee", 1962) y T.H.E. Cat. Tourneur se retiró de la dirección a finales de los años 1960.

Conoció a sus esposa, la actriz Christiane Virideau, mientras asistía a su padre en la producción del filme alemán de 1929 Das Schiff der verlorenen Menschen. Tourneur murió en 1977 en Bergerac (Dordoña).